CN111571060A - 一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝 - Google Patents

一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝 Download PDF

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Abstract

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.04~0.075%，Si：0.25~0.50%，Mn：1.80~2.50%，Cr：0.15~0.30%，Mo：0.25~0.35%，Ni：0.30~0.60%，Zr：0.02~0.06%，Sr：0.02~0.06%，稀土钇：0.003~0.01%，Ti：0.07~0.15%，V：0.005~0.05%，B：0.003~0.007%，Ca：≤0.04%，S：0.005~0.010%，P：≤0.010%，其余为微量杂质元素和Fe。该气保实心焊丝焊接规范大，焊接效率高，适应焊接电流可达330A‑500A，能够有效地解决煤机行业大规范焊接问题，焊接平稳后无渣或者少渣；具有安全系数高特点，保证煤机行业对安全性超高要求，屈强在0.88以下；具有优良的低温冲击韧性，在‑20℃冲击功≥200J，‑40℃冲击功≥100J，且具有良好的抗裂性和工艺性；此外，该焊丝采用无镀铜生产工艺，具有发尘量低、绿色环保的特点。

Description

一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝
技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝。
背景技术
煤炭作为我国主要能源仍旧占据50%以上份额，随着煤矿机械行业的不断发展，以前笨重液压支架、木支架逐渐淘汰，高强钢用量不断增大，具有高强、高韧性、抗裂性好的钢铁材料在煤机行业被广泛应用，如Q550、Q620、Q690等钢板不断出现，与此同时对焊接材料提出了新的要求，高强度，高韧性，良好抗裂性、高安全性以及优秀的焊接工艺性成为煤机行业焊材的发展趋势。
但是面对高强钢焊材的不断应用还存在如下问题：首先是安全问题，特别是抗拉强度在700MP按以上的焊接材料为追求高强度，C、Si等元素和合金成分普遍较高，导致屈强比在0.9以上，且抗裂性无法保障。其次是焊接工艺性问题，大规范焊接飞溅大，焊渣较多，这给后期的涂装造成很大困扰，生产效率降低明显，此外传统度铜焊丝金属“烟雾”严重，对施工人员危害较大。
因此，有必要设计一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，以克服上述问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，具有可大规范焊接，焊后无渣，屈强比低、安全系数高和超高低温冲击韧性的特点，此外还兼具优良的抗裂性和焊接工艺性，满足煤机行业对该级别高强气保实心焊丝的需求。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.04~0.075%，Si：0.25~0.50%，Mn：1.80~2.50%，Cr：0.15~0.30%，Mo：0.25~0.35%，Ni：0.30~0.60%，Zr：0.02~0.06%，Sr：0.02~0.06%，稀土钇：0.003~0.01%，Ti：0.07~0.15%，V：0.005~0.05%，B：0.003~0.007%，Ca：≤0.04%，S：0.005~0.010%，P：≤0.010%，其余为微量杂质元素和Fe。
优化地，所述气保实心焊丝包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.06%，Si：0.45%，Mn：2.00%，Cr：0.25%，Mo：0.35%，Ni：0.59%，Zr：0.02%，Sr：0.05%，稀土钇：0.006%，Ti：0.10%，V：0.008%，B：0.007%，Ca：0.015%，S：0.005%，P：0.008%，其余为微量杂质元素和Fe。
优化地，所述气保实心焊丝包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.08%，Si：0.40%，Mn：1.85%，Cr：0.20%，Mo：0.30%，Ni：0.45%，Zr：0.04%，Sr：0.04%，稀土钇：0.007%，Ti：0.07%，V：0.010%，B：0.004%，Ca：0.01%，S：0.006%，P：0.01%，其余为微量杂质元素和Fe。
优化地，所述气保实心焊丝包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.075%，Si：0.25%，Mn：2.10%，Cr：0.15%，Mo：0.26%，Ni：0.55%，Zr：0.05%，Sr：0.06%，稀土钇：0.009%，Ti：0.13%，V：0.04%，B：0.007%，Ca：0.012，S：0.008%，P：≤0.010%，其余为微量杂质元素和Fe。
优化地，所述气保实心焊丝包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.075%，Si：0.48%，Mn：1.80%，Cr：0.23%，Mo：0.35%，Ni：0.60%，Zr：0.03%，Sr：0.03%，稀土钇0.005%，Ti：0.10%，V：0.007%，B：0.005%，Ca：0.02%，S：0.006%，P：0.010%，其余为微量杂质元素和Fe。
进一步地，所述气保实心焊丝的规格为φ0.8mm~1.6mm，直径偏差控制在~0.04 ~+0.01mm之间。
进一步地，所述气保实心焊丝的焊接方式为MAG焊、直流反接，采用80%Ar+20%CO2混合气体保护。
更进一步地，所述气保实心焊丝的焊接电流为330~500A，焊接电压28~36V，焊接速度5~10mm/s。
本发明的煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝中，各主要成分在焊丝设计中的主要作用如下：
C元素控制在0.04~0.075%范围内，主要起到提高焊丝强度作用，当C含量过低时焊接时强度达不到所需强度级别，C含量超过0.075%时，焊接飞溅增大，同时焊缝中马氏体含量增高，贝氏体含量下降，造成冲击韧性大幅下降，不符合煤机行业高韧性要求，严格控制C含量能大大提高煤机焊缝的抗裂性，提高安全性；
Mn元素控制在1.80~2.50%之间，主要作用为提高焊缝强度和硬度，与Si元素一起联合脱氧，同时必须保证与Ni元素的百分含量之积Mn%*Ni%在0.7*10-4-1.20*10-4之间，再次区间能够获得较多的低碳贝氏体和针状铁素体组织，提高焊缝的低温冲击功，Mn含量过高大大提高焊缝淬透性，塑性和韧性降低；
Ni元素控制在0.30~0.60%作为奥氏体形成元素和石墨化元素，能有效提高，焊缝金属的低温冲击韧性，当Ni元素含量超过0.60%后，其低温冲击功并未增加甚至有恶化趋势，当含量小于0.30%时，低温冲击性能不足；
Zr元素控制0.02-0.06%主要作用是优化组织结构，提高冲击韧性，当含量超过0.06%时，抗裂性恶化；
Cr和Mo元素主要是联合Ni形成Cr-Ni-Mo合金系，保持焊缝金属拥有高强的同时，具备较高低温冲击功；
V元素控制在0.005-0.05%，作为微量合金元素，提高焊缝高温强度，限制加热时晶粒长大，同时能细化晶粒，提高强度，当V超过0.05%时，形成碳化物不稳定，力学性能波动较大；
Ti、B元素分别控制在0.07-0.15%和0.003-0.007%，主要起到细化晶粒，减少偏析，弥散强化的作用，提高强度和韧性。
Ca元素严格控制在0.04%以内，当Ca含量超过0.04%时，焊缝的抗裂性变差；
稀土Y元素的加入能有限遏制粗大先共析铁素体，作为形核质点，形成高温细小夹杂物，弥散分布，细化晶粒，对焊缝金属的强度和塑性都有利；
S、P作为杂质元素需要严格控制，但是将S含量控制在0.005%以上能够提高铁水的流动性，有利于焊缝成形，但S超过0.010%容易形成低熔点氧化物，抗裂性变差，P元素含量越低越好，超过0.010%时，焊缝容易出现冷裂纹；
该煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝的焊缝金属强度和低温冲击韧性匹配良好，具有高强、超高低温冲击韧性、抗裂性好的特点，通过控制C、Ca含量和调整合金比例和微合金化强化，确保性能的稳定，同时兼具焊缝成形美观，工艺性能优良的优点，完全适应煤机行业对高强高韧性要求，确保对高安全性的要求。
本发明将采用精选低S、P原材料，精准控制各元素含量，冶炼后轧制成5.5mm的盘条。盘条经过无算砂布袋机械除锈→涂硼→高压水清洗→特殊涂层涂覆→层绕→包装制成相应无度铜焊丝；
涂覆前涂层材料置于反应器中加热80-100℃，搅拌30min后静置，制成无镀铜焊丝用表面涂层材料。涂覆方式可以为减颈过模涂覆或者静电喷涂。采用减径过模涂覆，预制焊丝直径略小于成品直径，最后定颈压缩比控制在5%-15%之间。涂覆方式为静电喷涂，定颈直径为成品焊丝直径，油量控制在4-10mg/m2；涂层材料中具有稳弧剂和纳米金属颗粒，可提高焊丝电弧稳定性和送丝性能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供的煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝焊接规范大，焊接效率高，适应焊接电流可达330A-500A，能够有效地解决煤机行业大规范焊接问题，焊接平稳后无渣或者少渣；
（2）本发明提供的煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝具有安全系数高特点，着重保证煤机行业对安全性超高要求，屈强在0.88以下；
（3）本发明提供的煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝具有优良的低温冲击韧性，在-20℃冲击功≥200J，-40℃冲击功≥100J，且具有良好的抗裂性和工艺性；
（4）本发明提供的煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝采用无镀铜生产工艺，具有发尘量低、绿色环保的特点，降低施工人员伤害。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.06%，Si：0.45%，Mn：2.00%，Cr：0.25%，Mo：0.35%，Ni：0.59%，Zr：0.02%，Sr：0.05%，稀土钇：0.006%，Ti：0.10%，V：0.008%，B：0.007%，Ca：0.015%，S：0.005%，P：0.008%，其余为微量杂质元素和Fe。
实施例2
本实施例提供一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.08%，Si：0.40%，Mn：1.85%，Cr：0.20%，Mo：0.30%，Ni：0.45%，Zr：0.04%，Sr：0.04%，稀土钇：0.007%，Ti：0.07%，V：0.010%，B：0.004%，Ca：0.01%，S：0.006%，P：0.01%，其余为微量杂质元素和Fe。
实施例3
本实施例提供一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.075%，Si：0.25%，Mn：2.10%，Cr：0.15%，Mo：0.26%，Ni：0.55%，Zr：0.05%，Sr：0.06%，稀土钇：0.009%，Ti：0.13%，V：0.04%，B：0.007%，Ca：0.012，S：0.008%，P：≤0.010%，其余为微量杂质元素和Fe。
实施例4
本实施例提供一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.075%，Si：0.48%，Mn：1.80%，Cr：0.23%，Mo：0.35%，Ni：0.60%，Zr：0.03%，Sr：0.03%，稀土钇0.005%，Ti：0.10%，V：0.007%，B：0.005%，Ca：0.02%，S：0.006%，P：0.010%，其余为微量杂质元素和Fe。
实施例5
本实施例提供一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.04%，Si：0.25%，Mn：2.50%，Cr：0.30%，Mo：0.25%，Ni：0.40%，Zr：0.06%，Sr：0.02%，稀土钇：0.004%，Ti：0.15%，V：0.01%，B：0.003%，Ca：0.03，S：0.010%，P：≤0.010%，其余为微量杂质元素和Fe。
实施例1-5所提供的气体保护实心焊丝的规格为φ0.8mm~1.6mm，直径偏差控制在~0.04 ~ +0.01mm之间；气保实心焊丝的焊接方式为MAG焊、直流反接，采用80%Ar+20%CO2混合气体保，焊接电流为330~500A，焊接电压28~36V，焊接速度5~10mm/s。
对采用实施例1-3制成的焊丝产品进行熔覆金属实验，所得力学性能结果如表1所示。
Figure 764828DEST_PATH_IMAGE001
从表1可以看出，本发明的煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝具有优良的强度和低温冲击韧性，抗拉强度≥711MPa，屈服强度≥624MP，伸长率≥19.5%，20℃冲击功≥200J，-40℃冲击功≥100J，满足煤机行业对该级别高强气保实心焊丝的需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，其特征在于，包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.04~0.075%，Si：0.25~0.50%，Mn：1.80~2.50%，Cr：0.15~0.30%，Mo：0.25~0.35%，Ni：0.30~0.60%，Zr：0.02~0.06%，Sr：0.02~0.06%，稀土钇：0.003~0.01%，Ti：0.07~0.15%，V：0.005~0.05%，B：0.003~0.007%，Ca：≤0.04%，S：0.005~0.010%，P：≤0.010%，其余为微量杂质元素和Fe。
2.如权利要求1所述的一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，其特征在于，包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.06%，Si：0.45%，Mn：2.00%，Cr：0.25%，Mo：0.35%，Ni：0.59%，Zr：0.02%，Sr：0.05%，稀土钇：0.006%，Ti：0.10%，V：0.008%，B：0.007%，Ca：0.015%，S：0.005%，P：0.008%，其余为微量杂质元素和Fe。
3.如权利要求1所述的一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，其特征在于，包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.08%，Si：0.40%，Mn：1.85%，Cr：0.20%，Mo：0.30%，Ni：0.45%，Zr：0.04%，Sr：0.04%，稀土钇：0.007%，Ti：0.07%，V：0.01%，B：0.004%，Ca：0.01%，S：0.006%，P：0.01%，其余为微量杂质元素和Fe。
4.如权利要求1所述的一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，其特征在于，包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.075%，Si：0.25%，Mn：2.1%，Cr：0.15%，Mo：0.26%，Ni：0.55%，Zr：0.05%，Sr：0.06%，稀土钇：0.009%，Ti：0.13%，V：0.04%，B：0.007%，Ca：0.012，S：0.008%，P：≤0.010%，其余为微量杂质元素和Fe。
5.如权利要求1所述的一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，其特征在于，包括按重量百分含量计的如下成分：C：0.075%，Si：0.48%，Mn：1.80%，Cr：0.23%，Mo：0.35%，Ni：0.60%，Zr：0.03%，Sr：0.03%，稀土钇0.005%，Ti：0.10%，V：0.007%，B：0.005%，Ca：0.02%，S：0.006%，P：0.010%，其余为微量杂质元素和Fe。
6.如权利要求1所述的一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，其特征在于：所述气保实心焊丝的规格为φ0.8mm~1.6mm，直径偏差控制在~0.04 ~ +0.01mm之间。
7.如权利要求1所述的一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，其特征在于：所述气保实心焊丝的焊接方式为MAG焊、直流反接，采用80%Ar+20%CO2混合气体保护。
8.如权利要求7所述的一种煤机行业专用70公斤级高强高韧性气保实心焊丝，其特征在于：所述气保实心焊丝的焊接电流为330~500A，焊接电压28~36V，焊接速度5~10mm/s。
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